HRB500E高强抗震钢筋电渣压力焊对比试验
霍晓敏，全理，周百先，唐清山
（四川省建筑科孕研究院，四川成都610081）
[摘要]随着HRB500E高强抗震钢筋的推广应用，国内各钢厂都相继研制出HRB500E高强抗震钢筋产品，通过对能.试验结果证明，HRB500E钢筋可以进行电渣压力焊，施工中应按照“小电流、短电渣时间”的工艺特点，降低接 422，425的HRB500E高强抗震钢母材和焊接接头进行对比试验，分析HRB500E高强抗震钢筋电渣压力焊性头过热倾向.当钢筋母材实测抗拉强度小于1.12倍抗拉强度标准值，或在1.12倍标准值附近时，进行电渣压力焊后接头质量较易满足标准要求.
[关键词]钢筋；焊接；高强抗震钢筋；电渣压力焊；对比；试验
[中图分类号]TU755.32 [文献标识码]A [文章编号]1002-8498(2014)15-0071-04
Comparison Test on ElectroslagWeldingPerformance ofHigh-strengthSeismicHRB5o0ESteelBars
Huo Xiaomin Quan Li Zhou Baixian Tang Qingshan( Sichaan Academy of Building Resesrch Chengds Sichuan 610081 Chin )
Abstract : With the popularization and application of high-strength seismic HRB500E steel bars the corresponding products are constantly developed in China. Through the parison test on base materialand welded joints for HRB500E steel bars with 22mm anxd 25mm in diameter the electroslag weldingperfornance is analyzed. The test results prove that HRB500E steel bars can be connected withelectroslag welding technology and its construction should be in accordance with the small current shortof steel base material is less than or in the vicinity of 1. 12 times of the standard tensile strength the electroslag time process characteristics to rexduce joint overheating tendencies. When the tensile strengthquality of welding electrslag welding joint can easily meet the requirements of standanl.
Key words ; steel bars ; welding: high-strength seismic steel bars: electroslag welding: parison ; tests
用量等特点，国外发达国家工程中主力钢筋普遍应 高强钢筋具有强度高、抗震性能好、节省钢材用400-600MPa级钢筋，我国继400MPa级钢筋的推广应用后，近年来又大力推广500MPa级钢筋，并列人相关规范.国内多家钢厂都相继研制出 HRB500E高强抗震钢筋，并在工程中得到应用.钢筋电渣压力焊是我国竖向受力钢筋连接的重要连接方法，具有施工方便、成本低等优点，施工中仍在大量应用.本对比试验选用3个钢厂生产的5种母材性能不同的622，425HRB500E高强抗震钢 筋，进行电渣压力焊接头性能对比试验.
选用$25钢筋进行验证试验，试样编号如表1 所示.
表1试样编号
Table 1 Number of the samples
试样编号 厂家代号 钢筋牌号 直径/mm 221 2 A B HRB500E HRB500E 223 4 A B HRB500E HRB500E 25 255 C HRB500E 25
2钢筋母材性能试验
1 2号试样分别进行钢筋母材化学成分分析第1部分：室温试验方法》GB/T228.1-2010，用 （试验结果如表2所示）；根据《金属材料拉伸试验WE-1000型液压式万能试验机，进行力学性能试验（试验结果如表3所示）；用布洛维硬度仪，从钢筋
1材料选用
本试验首先选用622钢筋进行初步试验，然后
s pe sq s po iso o
化学成分（反量分数)/%试样 直径/mm C S) Mn P s Ni Cr Ca V Nb Ceq标准现定值（≤） 1 22 0.25 0.25 0.80 0.53 1. 60 1.59 0.045 0.024 0.032 0. 045 0.02 - 0.01 0.09 0.03 0.06 - 0.55 0.532 22 0.20 0. 55 1. 47 0. 027 0.021 0.01 0. 06 0.03 0.05 0.01 0. 47
芯部中心到钢筋表面依次取4个点位检测母材维氏织进行分析（见图2）. 硬度（见图1），试验结果如表4所示：对母材金相组
表3HRB500E钢筋母材力学性能实测值 与标准规定值比较
Table 3 Comparison on mechanical performance ofHRBso0E steel bars in test and satandard
力学性试样 直径/ 应眼强度/抗拉颈度/ 断后 最大力下m MPa MPa 伸长卓/% 总伸长率/%标准规定值（） 1 22 500 0E9 725 15.0 23.5 14.5 9.0N 22 528 663 27.5 16.3
图2钢筋母材金相组织
Fig. 2 Microstructure of stel bars
Table 5 Welding parameters 表5焊接参数
焊接参数直径/ m 网压/ V 焊接 焊接电压/V 焊接时间/s电流/A22 25 420 420 350 400 42 42 22 22 22 23 3 4
图1钢筋硬度取点示意
Fig. 1 Test points for steel bars hardness
3.1 力学性能试验
表4钢筋母材维氏硬度实测值
取1，2号试样分别焊接4组钢筋接头（每组3个接头），每种试样各取3组接头经外观检查合格织分析和硬度试验.力学试验时接头断裂状态主 后，进行力学性能试验，另1组焊接接头进行金相组要有2种情况：断口位于热影响区，且呈脆性断裂，接头抗拉强度明显低于母材，断口特征如图3a，b所示；断口位于远离热影响区的母材区域，且呈延性 断裂，断口特征如图3c所示，1，2号钢筋焊接接头
Table 4Tested vickers hardness of steel bars
编号 试样 硬度值Hv10231 A 240 B 250 332 D 平均值 2632 1 199 200 250 309 239
由图2可见，1号试样钢筋母材边缘和中心金相组织为珠光体和铁素体，含有少量贝氏体，其中珠光体较铁素体偏多，钢筋的轧制作用使其边缘组织晶粒度相对于中心组织小，及钢筋表面硬度较中 心大.2号试样钢筋母材边缘及中心金相组织为珠光体和铁素体，其中铁素体较珠光体略微多，组织均匀，边缘组织呈现轧制条带形貌.
3钢筋焊接接头性能试验
产的JSD-630型竖向钢筋电渣压力焊机，焊接夹具为 本试验焊接设备使用四川省建筑科学研究院生杠杆式夹具，焊剂型号为HJ431，焊机空载电压80V，由同一名焊工进行焊接，焊接参数如表5所示.
Fig.3 Fracture characteristies of welded 图3焊接接头力学性能试验断口特征joints in mechanical tests
力学性能试验结果如表6所示.
Table 6 Mechanical tests results of welded joints of No. 1 and No. 2 steel bar welding joints
母材抗 接头抗 合格试样 代号 直径/m 钢筋 拉强度/ 拉强度/组数/试验 合格率/ %1 22 MPa 725 MPa 69 组数 0/3 02 22 663 662 3/3 100
3.2金相组织及硬度试验
从1，2号试样中焊接接头中分别取一个试样进行金相组织和硬度试验.由于焊接接头由母材、部分相变区、相变区、焊缝组成，其金相组织和硬度均 不相同，其剖面如图4所示，硬度试验布点如图5所示，硬度值如图6所示，金相组织如图7，8所示.
图6焊接接头中心及边缘硬度曲线Fig. 6 Hardness curves for center and side of the welding joints
图4接头宏观剖面示意
Fig. 4 Profile of the steel bars joint
图5接头硬度布点示意
Fig. 5 Hardness test points of steel bars joint
由试验结果可知，1号试样焊缝为晶界先析铁素体、品内针状铁素体、粒状铁素体和珠光体，硬度较高，过热区魏氏体组织晶粒租大且为分布大小不 均匀的铁素体和珠光体组织，它的强度不如中心组织为铁素体珠光体的母材.
图71号试样焊接接头金相组织
2号试样的过热区也有魏氏体组织，但是魏氏体组织的晶界由位错缠结面成，在亚晶粒的内部也分布有高密度的位错，面在位错线附近有细小的碳 化物析出，这些对其的强化作用使其抗拉性能好于母材.
Fig. 7 Mierostrueture of No. 1 welding joint
小于1.12倍标准值，硬度较低，焊接性能好，断口位 于母材，且呈延性断裂，接头质量满足标准要求.
3.3验证性试验
HRB500E钢筋电渣压力焊接头过热倾向严重，1.2号试样接头过热区组织中均发现魏氏体组织.1号钢筋母材碳含量较高，实测抗拉强度在1.15倍 标准值以上，硬度较高，进行电渣压力焊后接头力学性能较差，断口位于热影响区，且呈脆性断裂情况较多.2号钢筋母材碳含量较低，实测抗拉强度
为了验证以上试验结果，再选取3，4，5号试样进行验证性试验.其中3号试样与1号试样属一家钢厂生产的钢筋，性能相近，4号试样与2号试样属 一家钢厂生产的钢筋，性能相近，并分别焊接3组钢筋接头进行试验.为了使验证性试验的数据更充分，选取不属于以上两家钢厂生产的5号试样进行
（上接第62页）
参考文献：
图82号试样焊接接头金相组织
Fig. 8 Microstructure of No. 2 welding joint
试验，试验组数加大到31组，母材和接头力学性能试验结果如表7所示.
表73，4 5号钢筋焊接接头力学性能试验结果
Table 7 Mechanical tests results of welded joints ofNo. 3 to No. 5 steel bars welding joints
试样 代号 钢筋 母材抗拉接头抗拉合格组数/ 合格3 直径/mm强度/MPs强度/MPa 25 745 699 试验组数 0/3 率/% 04 25 25 700 753 685 9/31 3/3 100 295 723
2）粉煤灰掺量较大的混凝土的渗水高度与28d氯离子渗透系数的线性相关性较差：而引气混凝土 的抗水渗性能与其氯离子渗透系数存在较好的线性相关性.对于大掺量的粉煤灰混凝土，两种试验方法相关性比较差.基于上述结论，对于粉煤灰掺量较大的混凝土，采用氯离子渗透系数（特别是早期）作为评价混凝土密实性可能失真，其结果可能 会高估混凝土的抗渗性能.
3）粉煤灰混凝土和引气混凝土的6h电通量与28d氯离子渗透系数均具有较好的线性相关性.粉煤灰混凝土和引气混凝土的56，84d氯离子迁移系 数与28d氯离子迁移系数均具有较好的线性相关性，不同龄期混凝土的氯离子迁移系数之间的线性关系基本不随龄期改变.
[1]赵铁军，宋金栓，冯乃谦，高性能混凝土的强度与渗透性的关系[J] . 工业建筑 1997 27(5);14-17.
4结语
参考文献：
由表7可知，3号试样接头合格率0%，与1号试样接头试验结果一致，4号试样接头合格率 100%，与2号试样接头试验结果一致.虽然5号试样钢筋母材抗拉强度较3号高，但接头合格率大于3号试样，为29%，仍不能全部满足标准要求.
钢筋可以进行电渣压力焊，施工中应按照“小电流、 通过对比试验可知，本试验选用的HRB500E短电渣时间”的工艺特点，降低接头过热倾向.当钢筋母材实测抗拉强度小于1.12倍抗拉强度标准值，或在1.12倍标准值附近时，进行电渣压力焊后 接头质量较易满足标准”要求：当钢筋母材实测抗拉强度大于1.15倍抗拉强度标准值时，发生脆断的接头断口多位于热影响区，进行电渣压力焊后接头质量较难满足标准”要求.
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